Chapitre 12 · Sujet 4 sur 4
GTB et suivi énergétique
La gestion technique du bâtiment supervise les installations ; le sous-comptage mesure où part l'énergie et permet de repérer les gaspillages.
Niveau 1
L'essentiel
- La gestion technique du bâtiment (GTB) surveille et pilote à distance le chauffage, la ventilation, la climatisation, l'éclairage et les alarmes techniques.
- Elle s'appuie sur des capteurs, des automates et un logiciel de supervision, reliés par des bus et par le réseau.
- Le sous-comptage mesure séparément les consommations : éclairage, chauffage, prises, informatique, bornes de recharge…
- Au-delà d'un certain courant, le compteur se raccorde par des transformateurs de courant : leur secondaire ne doit jamais être ouvert en charge.
- Une mesure n'est utile que si elle est juste, repérée et exploitée.
Comprendre
À quoi sert une GTB
Dans un immeuble de bureaux, des dizaines d'équipements fonctionnent en même temps : chaudières ou pompes à chaleur, groupes de ventilation, ventilo-convecteurs, éclairage, ascenseurs. La GTB rassemble leurs informations sur un écran : températures, états de marche, alarmes, consommations. Elle applique des horaires (ventilation coupée la nuit et le week-end), des consignes et des scénarios. Elle prévient le technicien en cas de défaut.
Les trois niveaux
- Le terrain : sondes, détecteurs, vannes motorisées, contacts de défaut.
- L'automatisme : automates et régulateurs installés dans les tableaux techniques (voir Modules logiques et automates).
- La supervision : le logiciel, accessible sur un poste ou à distance.
Ces niveaux communiquent par des bus et par le réseau informatique (voir Les bus : KNX, DALI, Modbus).
Le sous-comptage
Le compteur du gestionnaire de réseau ne donne que la consommation totale du bâtiment (voir Comptage et tarification). Pour savoir où part l'énergie, on installe des compteurs divisionnaires dans les tableaux, par usage ou par zone. Ils sont souvent lus en Modbus ou par impulsions.
Les transformateurs de courant
Pour un départ de forte intensité, le compteur ne peut pas être traversé par tout le courant. On place des transformateurs de courant (TC) autour des conducteurs. Un TC 200/5 donne 5 A au secondaire quand 200 A passent au primaire. Règle de sécurité : on ne déconnecte jamais le secondaire d'un TC dont le primaire est parcouru par un courant ; on court-circuite d'abord le secondaire (bornier prévu à cet effet). Un secondaire ouvert peut produire une tension dangereuse et détruire le TC. Pour la même raison, le RGIE range le secondaire d'un TC parmi les circuits dont l'ouverture inopinée est dangereuse : on n'y place pas de protection contre les surcharges (Livre 1, 5.2.4.2).
Sur le terrain
Dans un immeuble de bureaux à Forest, le client constate une facture élevée. Vous installez des compteurs Modbus sur les départs « HVAC », « éclairage », « prises » et « informatique » du TGBT, avec des TC sur les départs de plus forte intensité. Vous respectez le sens des TC (flèche ou repère P1 vers la source) et l'ordre des phases. Après une semaine, la courbe montre que l'éclairage des parkings reste allumé la nuit : un détecteur est bloqué. Le gain apparaît dès la réparation.
Erreurs fréquentes
- Monter un TC à l'envers ou associer le TC de L1 à l'entrée tension de L2 : la puissance mesurée est fausse.
- Ouvrir le circuit secondaire d'un TC en charge.
- Oublier de régler le rapport de transformation dans le compteur.
- Installer des compteurs que personne ne lit.
- Ne pas repérer clairement ce que mesure chaque compteur.
Niveau supérieur
L'essentiel
- L'EN ISO 52120-1 classe l'automatisation et la gestion technique en classes A (haute performance) à D (non efficace) et quantifie leur impact énergétique.
- BACnet (ISO 16484-5) est le protocole de référence pour l'interopérabilité de la supervision ; Modbus, KNX, DALI et M-Bus remontent les données du terrain.
- Un plan de comptage se conçoit par usage et par zone, avec une précision cohérente avec l'objectif (suivi interne ou refacturation).
- L'analyse porte sur la courbe de charge, la consommation de base hors occupation, la pointe de puissance et la correction climatique.
- Les nouvelles charges (photovoltaïque, bornes de recharge, stockage) s'intègrent à la GTB pour piloter la puissance appelée.
Approfondir
Classes d'efficacité
L'EN ISO 52120-1 (qui remplace l'EN 15232) liste des fonctions d'automatisation (régulation par pièce, horaires, régulation de la ventilation selon la demande, commande de l'éclairage selon présence et lumière du jour…) et attribue une classe de A à D selon les fonctions présentes. Elle sert de langage commun entre bureau d'études, installateur et maître d'ouvrage. La directive européenne sur la performance énergétique des bâtiments impose progressivement des systèmes d'automatisation dans certains bâtiments non résidentiels ; les seuils et échéances dépendent de la transposition régionale.
Architecture de supervision
Les équipements de terrain parlent souvent Modbus, KNX, DALI ou M-Bus (compteurs d'eau et de chaleur). Des passerelles ou des contrôleurs les traduisent en BACnet/IP vers la supervision. Sécurité informatique : le réseau de GTB doit être séparé du réseau bureautique (VLAN, pare-feu) et l'accès à distance protégé ; un automate de GTB exposé sur internet est une faille connue.
Plan de comptage
| Usage | Pourquoi le mesurer |
|---|---|
| Chauffage, ventilation, climatisation | premier poste dans beaucoup de bureaux, sensible aux horaires |
| Éclairage | vérifier l'effet des détections et des horaires |
| Prises et informatique | repérer la consommation de veille |
| Salle serveurs | suivre la charge et le rendement de l'onduleur |
| Bornes de recharge | refacturation, gestion de charge (voir Bornes de recharge et gestion de charge) |
| Production photovoltaïque | autoconsommation (voir Le photovoltaïque en tertiaire) |
La chaîne de mesure TC + compteur a une précision globale : un TC de classe 1 et un compteur de classe 1 conviennent au suivi interne ; une refacturation à des tiers demande en général un compteur certifié MID. Un TC surdimensionné (TC 400/5 sur un départ chargé à 30 A) mesure mal les faibles courants.
Lire une courbe de charge
On travaille sur des pas de 15 minutes ou d'une heure :
- consommation de base : la puissance minimale la nuit et le week-end ; elle révèle les équipements qui ne s'arrêtent jamais ;
- pointe : elle conditionne la puissance souscrite et le tarif ;
- correction climatique : on compare le chauffage en le rapportant aux degrés-jours de la période.
Exemple chiffré
1. Lecture via TC. Un compteur raccordé sur des TC 200/5 indique au secondaire un courant de 3,2 A par phase. Courant primaire : 3,2 × 200 / 5 = 3,2 × 40 = 128 A. Sur un réseau 3N 400 V avec cos φ = 0,9, la puissance active vaut P = √3 × 400 × 128 × 0,9 ≈ 79,8 kW.
2. Rapport oublié. Le rapport n'a pas été encodé dans le compteur : il affiche 1 250 kWh pour le mois. L'énergie réelle vaut 1 250 × 40 = 50 000 kWh.
3. Consommation de base. Le bâtiment est occupé 10 h par jour, 250 jours par an : 2 500 h. Heures inoccupées : 8 760 − 2 500 = 6 260 h. La courbe montre une puissance de base de 12 kW hors occupation, alors qu'un bâtiment comparable bien géré reste à 4 kW. Excès : 8 kW × 6 260 h = 50 080 kWh par an. Au prix hypothétique de 0,25 €/kWh, cela représente 50 080 × 0,25 = 12 520 € par an, sans compter la part liée à la puissance. Les premières pistes : horaires de la ventilation, éclairage des parkings, informatique laissée allumée.
Erreurs fréquentes
- Choisir des TC beaucoup trop grands pour le courant réel du départ.
- Comparer les consommations de chauffage de deux hivers sans correction climatique.
- Raccorder la supervision au réseau bureautique sans séparation ni protection.
- Additionner des compteurs qui se recouvrent (un sous-compteur placé en aval d'un autre) et compter deux fois la même énergie.
- Mesurer sans prévoir qui analysera les données et à quelle fréquence.